一种槽式太阳能热电联产装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种槽式太阳能热电联产装置，其包括聚光集热模块和聚光光伏发电模块以及功能切换机构，本发明专利技术将槽式太阳能集热技术与聚光光伏发电技术进行了很好的结合，可产出较高品质的电能和热能，同时又解决了一定面积的太阳能在聚光集热和聚光发电之间的能量分配比例问题以及高聚光倍数的电池板的散热问题，可提高单位面积太阳能的利用效率。本发明专利技术不单一地利用太阳能进行发电或供热，而是对聚光集热和聚光发电进行了集成，且装置可对热电比例进行灵活的调控，以满足不同的应用场合对热能和电能不同比例的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种槽式太阳能热电联产装置
本专利技术属于新能源领域中的太阳能光热利用
，是一种可同时进行聚光集热和聚光发电，且集热产电的比例可实时自动调节的装置。
技术介绍
在太阳能聚光光热利用领域，商业化程度较高的是槽式聚光集热装置。槽式集热装置是通过槽形抛物面镜将太阳光反射聚集到真空集热管上，对介质进行加热，产生的蒸汽送至主厂房的汽轮发舵机，实现太阳能光热发电。槽式热力电站所使用的真空集热管外部是一种圆柱形玻璃管壳，内部的集热芯管轴向贯穿于真空玻璃管，内外管夹层之间抽成高真空，且集热芯管外表面涂有太阳选择性吸收涂层。真空集热管内通有导热油，导热油工作温度最高可达400℃，用于有效吸收太阳辐射能并导出，从而获得高品质热能。在光伏发电领域，利用光学元件将太阳光汇聚后再进行利用发电的聚光光伏(CPV)技术，被认为是太阳能发电未来发展的第三代技术。目前，随着III-V族(如砷化镓)电池技术的发展，可靠性技术的提高，聚光光伏技术发展开始加速。据预测，到2020年，使用光电转换效率超41％的Ⅲ-V多结聚光电池的光伏系统发电效率将有望达到33％左右。同时，随着聚光技术正逐渐成熟，III-V多结聚光电池的效率和成本优势也逐渐体现。从生命周期成本前景看，聚光光伏比某些地区的传统光伏大型地面安装系统更具竞争力，聚光光伏必然成为国内未来光伏的一个重要发展方向。但由于聚光光伏制作工艺复杂、集成系统性要求高、技术难度大等原因，国内涉足这一领域的企业不是太多，生产规模仍然较小。申请号为CN201610143200的专利技术申请公开了一种槽式太阳能热电联产接收器装置，该设计的缺陷是：虽然同时实现了发电和集热，但所集热量来源于由冷凝管收集的聚光型电池板的废热，故此产出的是品质较低的热量；而且在该设计中，聚光型电池板的位置固定，所产电量和所集热量的比例一定，无法实现电量和热量的实时调控和灵活分配。本专利技术针对以上问题，提供一种槽式太阳能热电联产装置，实现发电和集热两种状态间灵活切换，以及达到灵活调控热电比例的目的。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种槽式太阳能热电联产装置，其包括接地支架以及设置在接地支架上的主聚光镜、聚光光伏模块、聚光集热模块和功能切换机构，其特征在于，所述主聚光镜相对于所述接地支架可绕聚光集热模块的真空集热管的中心轴线转动设置，以便随着太阳位置的变化跟踪入射光线；所述主聚光镜与所述聚光光伏模块的电池板相对固定连接，以便使得电池板与所述主聚光镜同步转动；聚光集热模块的真空集热管的两端支撑于接地支架的两端，且所述真空集热管不随所述主聚光镜的跟踪动作而转动；所述主聚光镜位于所述真空集热管的下方；所述功能切换机构能够驱动聚光光伏模块的电池板由真空集热管上方转动至真空集热管下方，以便实现聚光发电功能；并且所述功能切换机构还能够驱动聚光光伏模块的电池板按照原来的轨迹由真空集热管的下转回至真空集热管上方，以便实现聚光集热功能。进一步，作为优选，所述聚光光伏模块还包括电池板冷却器，电池板固定连接设置在电池板冷却器的外侧上表面上，电池板冷却器内侧下表面采用螺栓或胶粘固定设置有副聚光镜，电池板、电池板冷却器以及副聚光镜均由功能切换机构控制并同步运转。进一步，作为优选，所述主聚光镜连接固定在主聚光镜支架上，主聚光镜支架采用轴承可转动连接设置在接地支架上，功能切换机构固定在主聚光镜支架上，且位于真空集热管的一端。进一步，作为优选，功能切换机构包括带法兰轴向卡圈、无法兰轴向卡圈、连接螺杆、舵机轴转盘、舵机、舵机支架，其中，舵机支架固定连接在主聚光镜支架上，舵机固定设置在舵机支架上，舵机输出端连接至舵机轴转盘，舵机轴转盘采用连接螺杆连接至带法兰轴向卡圈上，电池板冷却器的两端分别固定在带法兰轴向卡圈和无法兰轴向卡圈上，带法兰轴向卡圈采用轴承可转动设置在聚光镜支架一端，无法兰轴向卡圈采用轴承可转动设置在聚光镜支架另一端。进一步，作为优选，主聚光镜和副聚光镜均为抛物面式聚光镜，且二者的抛物面聚光焦线均与真空集热管内部轴线相重合。进一步，作为优选，真空集热管穿过接地支架、上部的空心圆筒，且与空心圆筒同轴，真空集热管和空心圆筒之间设置有橡胶垫圈、，真空集热管伸出接地支架最右端和最左端，以便于安装柔性导热油管路。进一步，作为优选，电池板冷却器的形状是具有一定厚度且中空的部分圆柱面，分为内层和外层，外层内壁加工有若干肋片，内层与外层构成的空腔内通有冷却液，电池板冷却器位于真空集热管外围且与其轴线重合，其外层外壁加工有嵌入安装电池板的若干凹槽，电池板冷却器两端外层轴向长度大于内层，在两端外层伸出部分加工有若干用于与带法兰轴向卡圈、无法兰轴向卡圈连接的铰制孔。进一步，作为优选，真空集热管外部为圆柱形玻璃管壳，内部的集热芯管轴向贯穿于真空玻璃管，内外管夹层之间为真空设置，且集热芯管外表面涂有太阳选择性吸收涂层。进一步，作为优选，舵机支架和聚光镜支架之间由一桁架结构相连接，上述桁架结构包括与舵机支架连接的肋板一、肋板二，以及与聚光镜支架连接的肋板三、肋板四、肋板五、肋板六，其中，肋板三和肋板四的一端呈°弯曲，且弯曲段加工有若干铰制孔；肋板一和肋板二的两端弯曲角等于聚光镜支架两臂分开角度的一半，且弯曲段加工有若干铰制孔；肋板五和肋板六的两端弯曲角视两肋板长度而定，每根肋板的两处弯曲段延长后相交角为°，且弯曲段加工有若干铰制孔，肋板一和肋板二均平行于聚光镜支架所处平面；肋板三和肋板四均垂直于聚光镜支架所处平面，肋板五和肋板三以及聚光镜支架构成三角承力结构，肋板六和肋板四以及聚光镜支架构成三角承力结构。进一步，作为优选，带法兰轴向卡圈上的法兰构设为，保证带法兰轴向卡圈旋转的周向方向上的第一根连接螺杆和它在运动轨迹上相遇的聚光镜支架的第一根伸出臂之间的夹角大于或等于°，以便使保证电池板以及电池板冷却器和副聚光镜能够翻转°且不发生干涉。进一步，作为优选，所述副聚光镜以及聚光光伏模块均可绕真空集热管的中心轴线做°的往复旋转。进一步，作为优选，带法兰轴向卡圈、无法兰轴向卡圈的侧面均开有用于固定光伏模块和副聚光镜的插槽和相应的螺孔；所述带法兰轴向卡圈外圆表面的若干个法兰用于和连接螺杆连接。进一步，作为优选，所述连接螺杆两端均加工有螺纹，相应的紧固螺母为双层防松螺母。进一步，作为优选，电池板(1-1)与蓄电池(13-4)以及负载连接；真空集热管(9-1)内部的介质通过管线与泵一(11-1)、换热器一(12-1)连接，电池板冷却器(1-2)内部的冷却液通过管线与泵二(11-2)、换热器二(12-2)连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术可实现聚光产热和聚光发电两种功能，通过使聚光光伏模块可随功能切换机构运动，实现上下翻转，配合真空集热管工作，使得装置可在发电和集热两种状态间灵活切换，以达到灵活调控热电比例的目的；(2)副聚光镜可收集来自主聚光镜和真空集热管表面的散射光并汇集于真空集热管上表面，起到一定的聚光效果，同时，副聚光镜将本会照射于电池板散热器反面的散射光线反射掉，有效防止了散热器因为受到照射而升温导致散热效果下降。(3)跟踪太阳时主聚光镜围绕真空集热管(焦点轴线)转动，真空集热管固定不动，由于真空集热管的重量由接地支架支撑，减轻了太阳入射角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种槽式太阳能热电联产装置，其包括接地支架以及设置在接地支架上的主聚光镜(7‑1)、聚光光伏模块、聚光集热模块和功能切换机构，其特征在于，所述主聚光镜(7‑1)相对于所述接地支架可绕聚光集热模块的真空集热管(9‑1)的中心轴线转动设置，以便随着太阳位置的变化跟踪入射光线；所述主聚光镜(7‑1)与所述聚光光伏模块的电池板(1‑1)相对固定连接，以便使得电池板(1‑1)与所述主聚光镜(7‑1)同步转动；聚光集热模块的真空集热管(9‑1)的两端支撑于接地支架的两端，且所述真空集热管(9‑1)不随所述主聚光镜(7‑1)的跟踪动作而转动；所述主聚光镜(7‑1)位于所述真空集热管(9‑1)的下方；所述功能切换机构能够驱动聚光光伏模块的电池板(1‑1)由真空集热管(9‑1)上方转动至真空集热管(9‑1)下方，以便实现聚光发电功能；并且所述功能切换机构还能够驱动聚光光伏模块的电池板(1‑1)按照原来的轨迹由真空集热管(9‑1)的下转回至真空集热管(9‑1)上方，以便实现聚光集热功能。

【技术特征摘要】
1.一种槽式太阳能热电联产装置，其包括接地支架以及设置在接地支架上的主聚光镜(7-1)、聚光光伏模块、聚光集热模块和功能切换机构，其特征在于，所述主聚光镜(7-1)相对于所述接地支架可绕聚光集热模块的真空集热管(9-1)的中心轴线转动设置，以便随着太阳位置的变化跟踪入射光线；所述主聚光镜(7-1)与所述聚光光伏模块的电池板(1-1)相对固定连接，以便使得电池板(1-1)与所述主聚光镜(7-1)同步转动；聚光集热模块的真空集热管(9-1)的两端支撑于接地支架的两端，且所述真空集热管(9-1)不随所述主聚光镜(7-1)的跟踪动作而转动；所述主聚光镜(7-1)位于所述真空集热管(9-1)的下方；所述功能切换机构能够驱动聚光光伏模块的电池板(1-1)由真空集热管(9-1)上方转动至真空集热管(9-1)下方，以便实现聚光发电功能；并且所述功能切换机构还能够驱动聚光光伏模块的电池板(1-1)按照原来的轨迹由真空集热管(9-1)的下转回至真空集热管(9-1)上方，以便实现聚光集热功能。2.根据权利要求1所述的一种槽式太阳能热电联产装置，其特征在于：所述聚光光伏模块还包括电池板冷却器(1-2)，电池板(1-1)固定连接设置在电池板冷却器(1-2)的外侧上表面上，电池板冷却器(1-2)内侧下表面采用螺栓或胶粘固定设置有副聚光镜(1-3)，电池板(1-1)、电池板冷却器(1-2)以及副聚光镜(1-3)均由功能切换机构控制并同步运转。3.根据权利要求1所述的一种槽式太阳能热电联产装置，其特征在于：所述主聚光镜(7-1)连接固定在主聚光镜支架上，主聚光镜支架采用轴承(8-1-4)可转动连接设置在接地支架上，功能切换机构固定在主聚光镜支架上，且位于真空集热管的一端。4.根据权利要求3所述的一种槽式太阳能热电联产装置，其特征在于：功能切换机构包括带法兰轴向卡圈(2-1)、无法兰轴向卡圈(2-2)、连接螺杆(4-4)、舵机轴转盘(4-1)、舵机(5-2)、舵机支架(5-1)，其中，舵机支架(5-1)固定连接在主聚光镜支架上，舵机(5-2)固定设置在舵机支架(5-1)上，舵机(5-2)输出端连接至舵机轴转盘(4-1)，舵机轴转盘(4-1)采用连接螺杆(4-4)连接至带法兰轴向卡圈(2-1)上，电池板冷却器(1-2)的两端分别固定在带法兰轴向卡圈(2-1)和无法兰轴向卡圈(2-2)上，带法兰轴向卡圈(2-1)采用轴承(8-1-3)可转动设置在聚光镜支架一端，无法兰轴向卡圈(2-2)采用轴承(8-1-3)可转动设置在聚光镜支架另一端。5.根据权利要求2所述的一种槽式太阳能热电联产装置，其特征在于：主聚光镜(7-1)和副聚光镜(1-3)均为抛物面式聚光镜，且二者的抛物面聚光焦线均与真空集热管(9-1)内部轴线相重合。6.根据权利要求1所述的一种槽式太阳能热电联产装置，其特征在于：真空集热管(9-1)穿过接地支架(10-1、10-2)上部的空心圆筒，且与空心圆筒同轴，真空集热管(9-1)和空心圆筒之间设置有橡胶垫圈(9-2、9-3)，真空集热管(9-1)伸出接地支架最右端和最左端，以便于安装柔性导热油管路。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏涛，赵锐，王义陟，吴尚东，张嫚，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32